Το DARPA, το ερευνητικό σκέλος του Υπουργείου Άμυνας, πληρώνει επιστήμονες για να επινοήσει τρόπους για να διαβάσει άμεσα τα μυαλά των στρατιωτών χρησιμοποιώντας εργαλεία όπως η γενετική μηχανική του ανθρώπινου εγκεφάλου, η νανοτεχνολογία και οι υπέρυθρες ακτίνες. Ο τελικός στόχος; Ελεγχόμενα από τη σκέψη όπλα, όπως τα σμήνη των drones που κάποιος στέλνει στον ουρανό με μια μόνο σκέψη ή την ικανότητα να μεταδίδει εικόνες από τον έναν εγκέφαλο στον άλλο.
Αυτή την εβδομάδα, η DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) ανακοίνωσε ότι έξι ομάδες θα λάβουν χρηματοδότηση στο πλαίσιο του προγράμματος Nursing Neurotechnology Next-Generation (N3). Οι συμμετέχοντες είναι επιφορτισμένοι με την ανάπτυξη τεχνολογίας που θα προσφέρει ένα αμφίδρομο κανάλι για ταχεία και απρόσκοπτη επικοινωνία μεταξύ του ανθρώπινου εγκεφάλου και των μηχανών χωρίς να απαιτείται χειρουργική επέμβαση.
"Φανταστείτε κάποιον που χειρίζεται ένα drone ή κάποιον που μπορεί να αναλύει πολλά δεδομένα", δήλωσε ο Jacob Robinson, βοηθός καθηγητής βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο Rice, ο οποίος είναι επικεφαλής μιας από τις ομάδες.
"Υπάρχει αυτή η λανθάνουσα κατάσταση, όπου εάν θέλω να επικοινωνήσω με τη μηχανή μου, πρέπει να στείλω ένα σήμα από τον εγκέφαλό μου για να μετακινήσω τα δάχτυλά μου ή να μετακινήσω το στόμα μου για να κάνω μια λεκτική εντολή και αυτό περιορίζει την ταχύτητα με την οποία μπορώ να αλληλεπιδράσω ένα κυβερνοσύστημα ή ένα φυσικό σύστημα.Έτσι, η σκέψη είναι ίσως θα μπορούσαμε να βελτιώσουμε αυτή την ταχύτητα αλληλεπίδρασης. "
Αυτό θα μπορούσε να είναι ζωτικής σημασίας, καθώς οι έξυπνες μηχανές και ένα παλιρροιακό κύμα δεδομένων απειλούν να κατακλύσουν τους ανθρώπους και θα μπορούσαν τελικά να βρουν εφαρμογές τόσο σε στρατιωτικούς όσο και σε πολιτικούς τομείς, δήλωσε ο Robinson.
Προωθώντας τον έλεγχο του νου
Ενώ υπήρξαν ανακαλύψεις στην ικανότητά μας να διαβάζουμε και να γράφουμε πληροφορίες στον εγκέφαλο, αυτές οι πρόοδοι βασίστηκαν γενικά σε εμφυτεύματα εγκεφάλου στους ασθενείς, επιτρέποντας στους γιατρούς να παρακολουθούν καταστάσεις όπως η επιληψία.
Η χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο είναι πολύ επικίνδυνη για να δικαιολογήσει τέτοιες διεπαφές σε αρτιμελείς ανθρώπους. και οι τρέχουσες εξωτερικές προσεγγίσεις παρακολούθησης του εγκεφάλου, όπως η ηλεκτροεγκεφαλογραφία (EEG) - στην οποία τα ηλεκτρόδια συνδέονται απευθείας με το τριχωτό της κεφαλής - είναι υπερβολικά ανακριβή. Ως εκ τούτου, η DARPA προσπαθεί να προωθήσει μια σημαντική ανακάλυψη σε μη επεμβατικές ή ελάχιστα επεμβατικές διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI).
Ο οργανισμός ενδιαφέρεται για συστήματα που μπορούν να διαβάζουν και να γράφουν σε 16 ανεξάρτητες θέσεις σε ένα κομμάτι του εγκεφάλου μεγέθους ενός μπιζελιού με μια καθυστέρηση που δεν υπερβαίνει τα 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου μέσα σε τέσσερα χρόνια, δήλωσε ο Robinson, ο οποίος δεν έχει καμία ψευδαίσθηση σχετικά με την κλίμακα η πρόκληση.
"Όταν προσπαθείτε να καταγράψετε τη δραστηριότητα του εγκεφάλου μέσα από το κρανίο, είναι δύσκολο να γνωρίζετε από πού προέρχονται τα σήματα και πότε και πού παράγονται τα σήματα", δήλωσε στην Live Science. "Έτσι, η μεγάλη πρόκληση είναι, μπορούμε να πιέσουμε τα απόλυτα όρια του ψηφίσματός μας, τόσο στο διάστημα όσο και στο χρόνο";
Γενετικά μικροαλλαγές ανθρώπινου εγκεφάλου
Για να γίνει αυτό, η ομάδα του Robinson σκοπεύει να χρησιμοποιήσει ιούς που έχουν τροποποιηθεί για να παραδώσουν γενετικό υλικό σε κύτταρα - που ονομάζονται φορείς ιών - για να εισάγουν το DNA σε ειδικούς νευρώνες που θα τους κάνουν να παράγουν δύο είδη πρωτεϊνών.
Ο πρώτος τύπος πρωτεΐνης απορροφά το φως όταν πυροδοτείται ένας νευρώνας, πράγμα που καθιστά δυνατή την ανίχνευση της νευρικής δραστηριότητας. Ένα εξωτερικό ακουστικό θα στείλει μια δέσμη υπέρυθρου φωτός που μπορεί να περάσει από το κρανίο και μέσα στον εγκέφαλο. Οι ανιχνευτές που συνδέονται με το ακουστικό θα μετρήσουν έπειτα το μικροσκοπικό σήμα που αντανακλάται από τον ιστό του εγκεφάλου για να δημιουργήσει μια εικόνα του εγκεφάλου. Λόγω της πρωτεΐνης, οι στοχευμένες περιοχές θα εμφανιστούν πιο σκοτεινές (απορροφώντας το φως) όταν οι νευρώνες πυροδοτούν, δημιουργώντας μια ανάγνωση της εγκεφαλικής δραστηριότητας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξακριβώσει τι βλέπει, ακούει ή προσπαθεί να κάνει.
Η δεύτερη πρωτεΐνη προσκολλάται σε μαγνητικά νανοσωματίδια, έτσι ώστε οι νευρώνες μπορούν να διεγερθούν με μαγνητικό τρόπο για να πυροδοτήσουν όταν το ακουστικό παράγει ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να διεγείρει τους νευρώνες έτσι ώστε να προκαλεί μια εικόνα ή ήχο στο μυαλό του ασθενούς. Ως απόδειξη της έννοιας, η ομάδα σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει το σύστημα για τη μετάδοση εικόνων από τον οπτικό φλοιό ενός ατόμου σε ένα άλλο.
"Η ικανότητα να αποκωδικοποιούμε ή να κωδικοποιούμε αισθητικές εμπειρίες είναι κάτι που καταλαβαίνουμε σχετικά καλά", δήλωσε ο Robinson. "Στο αιματηρό άκρο της επιστήμης, νομίζω ότι είμαστε εκεί αν είχαμε την τεχνολογία για να το κάνουμε."
Μιλώντας σε drones
Μια ομάδα από το μη κερδοσκοπικό ερευνητικό ινστιτούτο Battelle αναλαμβάνει μια πιο φιλόδοξη πρόκληση. Η ομάδα θέλει να αφήσει τους ανθρώπους να ελέγχουν πολλαπλούς drones χρησιμοποιώντας μόνο τις σκέψεις τους, ενώ η ανατροφοδότηση για πράγματα όπως η επιτάχυνση και η θέση πηγαίνουν κατευθείαν στον εγκέφαλο.
"Τα joysticks και οι δρομείς του υπολογιστή είναι περισσότερο ή λιγότερο μονόδρομες συσκευές", δήλωσε ο ανώτερος ερευνητής Gaurav Sharma, ο οποίος ηγείται της ομάδας. "Αλλά τώρα σκεφτόμαστε ένα άτομο που ελέγχει πολλά drones και είναι αμφίδρομη, οπότε αν ο drone κινείται αριστερά, παίρνετε ένα αισθητήριο σήμα πίσω στο μυαλό σας λέγοντας ότι κινείται αριστερά."
Το σχέδιο της ομάδας βασίζεται σε ειδικά σχεδιασμένα νανοσωματίδια με μαγνητικούς πυρήνες και πιεζοηλεκτρικά εξωτερικά κελύφη, που σημαίνει ότι τα κελύφη μπορούν να μετατρέψουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική και αντίστροφα. Τα σωματίδια θα εγχυθούν ή θα χορηγηθούν ρινικά και τα μαγνητικά πεδία θα τα καθοδηγήσουν σε συγκεκριμένους νευρώνες.
Όταν ένα ειδικά σχεδιασμένο σετ ακουστικών εφαρμόζει ένα μαγνητικό πεδίο στους στοχευμένους νευρώνες, ο μαγνητικός πυρήνας θα κινηθεί και θα ασκήσει πίεση στο εξωτερικό κέλυφος για να δημιουργήσει μια ηλεκτρική ώθηση που κάνει τη φωτιά νευρώνων. Η διαδικασία λειτουργεί επίσης αντίστροφα, με ηλεκτρικούς παλμούς από τους πυροκροτητές που μετατρέπονται σε μικροσκοπικά μαγνητικά πεδία που συλλαμβάνονται από τους ανιχνευτές στο ακουστικό.
Η μετάφραση αυτής της διαδικασίας σε αεροσκάφη ελέγχου δεν θα είναι απλή, παραδέχεται η Sharma, αλλά απολαμβάνει την πρόκληση που έχει θέσει η DARPA. "Ο εγκέφαλος είναι το τελικό σύνορο στην ιατρική επιστήμη", είπε. «Καταλαβαίνουμε τόσο λίγα πράγματα, γεγονός που καθιστά πολύ συναρπαστικό το να κάνουμε έρευνα σε αυτόν τον τομέα».
